2016-06-17
派森諾(nuo)生(sheng)物與西安交通大學舒敦濤教授共同合作(zuo)，在《Bioresource Technology》（影響因(yin)子4.494）發(fa)表(biao)論文，報道了厭氧活性(xing)污(wu)泥中微生(sheng)物群落組(zu)成，并建立了功能基因(yin)與細菌(jun)豐度的聯系。
一、研究背景：
隨(sui)著我國自然環(huan)境(jing)的惡化，霧霾等環(huan)境(jing)問題的日(ri)漸突出，環(huan)境(jing)的保護與治理(li)成為科研工作(zuo)者重點關注的焦點。
污水處(chu)理(li)按照其作(zuo)用(yong)可分為(wei)物(wu)(wu)理(li)法(fa)(fa)、生物(wu)(wu)法(fa)(fa)和化學法(fa)(fa)三種。其中利用(yong)微生物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)新陳代謝功能，將污水中呈溶(rong)解或膠體狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)有(you)機物(wu)(wu)分解氧化為(wei)穩(wen)定的(de)(de)(de)(de)無機物(wu)(wu)質，使污水得到凈化。常用(yong)的(de)(de)(de)(de)有(you)活(huo)性污泥(ni)法(fa)(fa)和生物(wu)(wu)膜(mo)法(fa)(fa)。生物(wu)(wu)法(fa)(fa)處(chu)理(li)程度比物(wu)(wu)理(li)法(fa)(fa)要高。而厭(yan)氧活(huo)性污泥(ni)的(de)(de)(de)(de)降解效(xiao)率在生物(wu)(wu)法(fa)(fa)中起著至關重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。但是(shi)厭(yan)氧活(huo)性污泥(ni)的(de)(de)(de)(de)菌落組成及功能方(fang)面的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)結果(guo)還相對較少。
二、研究目的：
通過宏基因(yin)組測序方法研(yan)究污水處(chu)理廠(chang)的(de)厭(yan)(yan)氧活性(xing)污泥(ni)中(zhong)微生(sheng)物群(qun)落組成的(de)，并揭示(shi)厭(yan)(yan)氧活性(xing)污泥(ni)中(zhong)環境(jing)因(yin)子和(he)微生(sheng)物群(qun)落之(zhi)間的(de)關系。
三、研究方法：
本(ben)文主要把四個(ge)工(gong)業污(wu)水(shui)處(chu)理廠和兩(liang)個(ge)生活(huo)污(wu)水(shui)處(chu)理廠作為研(yan)究(jiu)對(dui)象進行研(yan)究(jiu)。通過(guo)高通量宏基(ji)因組測序的(de)方法(fa)，采(cai)用(yong)Roche 454 FLX+測序平臺，針對(dui)細菌16S rRNA基(ji)因V3-V5區進行測序。另(ling)外(wai)，本(ben)文還通過(guo)Real-time PCR的(de)方法(fa)進行了一些(xie)功(gong)能基(ji)因的(de)研(yan)究(jiu)，比如AOA amoA, AOB amoA, nosZ, nirS, nirK, narG, napA, nrfA, mcrA和dsrA等，從而建(jian)立(li)了環境因子與細菌豐度(du)和功(gong)能基(ji)因的(de)聯(lian)系。
四、分析內容與結果說明：
1. 本文(wen)通過RDP數據庫對454平臺測得的數據進行注釋、統(tong)計(ji)和分析(xi)，發現在(zai)六種(zhong)樣(yang)品中變形菌門(men)、擬桿菌門(men)和厚壁菌門(men)在(zai)微(wei)生物(wu)群落(luo)中豐(feng)度高。
圖1 門水平(ping)物種多樣性(xing)組成分析
2. 作者通過相同的方法(fa)挑選(xuan)其(qi)中豐度大(da)于1%的物種分(fen)別對綱層次(ci)、目層次(ci)和科層次(ci)進行統計和分(fen)析，其(qi)中Acidobacteriales、Holophagales等菌(jun)都在六(liu)種樣品中被發現(xian)。
圖2 不同水平上(shang)細菌多(duo)樣(yang)性統(tong)計分析
3. 挑選屬層次的豐度大于1%的物種進行統計，并(bing)構(gou)建Heatmap圖，反映不(bu)同(tong)樣品見在屬層次的菌種構(gou)成差異。
圖3 熱圖聚類分析
4. 本文通過RDA分析研究污水(shui)處理中活性污泥環境(jing)因子和菌種的(de)(de)關(guan)系(xi)(xi)以及環境(jing)因子和AOA amoA、AOB amoA等功能(neng)基因的(de)(de)關(guan)系(xi)(xi)。發現AOA可能(neng)在活性污泥中是兼養的(de)(de)并與起脫氮(dan)作(zuo)用(yong)的(de)(de)厭氧氨氧化的(de)(de)微生物存在共(gong)生關(guan)系(xi)(xi)。
圖4 RDA分析
五、結論
通過這些研究和(he)(he)分析，揭示了(le)環境因子(zi)和(he)(he)微生物(wu)群落之間的(de)(de)關系(xi)。另外研究結果也(ye)推測，反硝化細(xi)菌和(he)(he)厭(yan)氧(yang)氨氧(yang)化的(de)(de)細(xi)菌存在共生關系(xi)或者(zhe)具有一定(ding)的(de)(de)聯系(xi)性，對(dui)于(yu)氮元素的(de)(de)去除和(he)(he)有機質的(de)(de)降解也(ye)起了(le)很大的(de)(de)幫助作用。
原文索引：
Duntao Shu et al., “Microbial structures and community functions of anaerobic sludgein six full-scale wastewater treatment plants as revealedby 454 high-throughput pyrosequencing,” Bioresource Technology 186 (2015) 163–172.
